CN112979151A - 一种飞灰耦合冶金废渣的资源化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种飞灰耦合冶金废渣的资源化处理方法，包括如下步骤：步骤(1)，将飞灰、冶金废渣、还原剂按照一定重量配比破碎，后充分混合均匀后造球；步骤(2)，将混合物加热到1500～1700℃，反应时间为10～30分钟，此时渣铁分离，冶炼后铁水用于铁合金生产，渣水作为矿渣棉的使用原料；步骤(3)，将步骤(2)的渣水送入渣罐，在渣罐中加入添加剂进行均质、升温后进入离心甩丝设备制矿渣棉。该方法将危险废物飞灰与一般固废冶金废渣耦合进行无害化、资源化处理，变废为宝，实现资源的综合利用，减少环境污染。

Description

一种飞灰耦合冶金废渣的资源化处理方法
技术领域
本发明属于生活垃圾处理技术领域，具体涉及一种飞灰耦合冶金废渣的资源化处理方法。
背景技术
垃圾焚烧飞灰是垃圾焚烧厂烟气净化系统收集而得到的残余物，一般包括除尘器飞灰和吸收塔飞灰，其中包括烟道灰、加入的化学试剂以及反应产物等。飞灰产量一般为入炉垃圾量的3％～5％，预计年产生飞灰量约为1000万吨，且垃圾焚烧飞灰中含有大量的Hg、Pb和Cd等毒性重金属以及大量的二噁英类物质，自然界的微生物和水解作用难以自然分解消除二噁英，它的毒性相当于砒霜的900倍，具有强致癌性、生殖毒性以及遗传毒性。国家危险废物名录明确规定，垃圾飞灰为危险废弃物。冶金废渣主要为炼铁工艺中磁选环节产生的废弃物，尾渣中主要为铁、硅、镁、钙等脉石成分，常用来做一些矿山矿坑的填埋，无有效的资源化利用手段。研究发现：飞灰和冶金废渣中同时含有SiO2、MgO、CaO、Al2O3等组元，与矿渣棉的主要成分相近，如果能够将飞灰和冶金废渣中的金属提取出来，同时将飞灰和冶金废渣中的脉石组元制成矿渣棉，可以实现飞灰和冶金废渣的完全利用，这不仅与我国大力推进可持续发展与建立环境节约型工业政策相符，更为垃圾焚烧企业与冶金产业做出极大贡献。
发明内容
本发明的目的是提供一种飞灰耦合冶金废渣的资源化处理方法，该方法将危险废物飞灰与一般固废冶金废渣耦合进行无害化、资源化处理，变废为宝，实现资源的综合利用，减少环境污染。
本发明所采用的技术方案是，一种飞灰耦合冶金废渣的资源化处理方法，包括如下步骤：
步骤(1)，将飞灰、冶金废渣、还原剂按照一定重量配比破碎，后充分混合均匀后造球；
步骤(2)，将混合物加热到1500～1700℃，反应时间为10～30分钟，此时渣铁分离，冶炼后铁水用于铁合金生产，渣水作为矿渣棉的使用原料；
步骤(3)，将步骤(2)的渣水送入渣罐，在渣罐中加入添加剂进行均质、升温后进入离心甩丝设备制矿渣棉。
本发明的特征还在于，
步骤(1)中，冶金废渣采用磁选后铁尾渣或浮选铁尾矿，冶金废渣中CaO+SiO2+MgO≥75wt％。
步骤(1)中，一定重量配比具体为：冶金废渣15％～30％，飞灰60％～80％，还原剂5％～10％，以上组分重量百分比之和为100％；飞灰、冶金废渣、还原剂混合后的酸度系数为1.1～1.5。
步骤(1)中，所述还原剂为焦粉、褐煤、烟煤、无烟煤中的一种或几种任意比例的组合。
步骤(3)中，渣水的升温温度为：1500～1600℃。
步骤(3)中，所述添加剂为Al2O3、SiO2、Na2CO3、MgO中的一种或几种任意比例的组合。
步骤(3)中，添加剂与步骤(1)中飞灰、冶金废渣、还原剂重量之和的重量比为0.12～0.45:1。
本发明的有益效果是：
(1)本发明一种飞灰耦合冶金废渣的资源化处理方法，将飞灰、冶金废渣耦合熔融处理，利用废渣中的脉石成分调节飞灰固化反应，同时高温熔炼下可将飞灰中的二噁英分解使飞灰形成无害化的玻璃态熔渣，实现了飞灰和冶金废渣的无固废利用；在此基础上，得到了含有微量镍、铜、铬的铁合金产品，可以达到炼钢生产原料的要求，脉石成分直接转化成矿渣棉，产品出路清楚，达到了飞灰无害化、资源化处理，具有极其重要的推广作用。
(2)本发明一种飞灰耦合冶金废渣的资源化处理方法，通过该方法制造铁合金和矿渣棉，通过调节温度以及飞灰、冶金废渣、还原剂、添加剂的配比综合利用了飞灰和冶金废渣，实现了飞灰和冶金废渣的无固废利用，同时高温熔炼下可将飞灰中的二噁英分解；在此基础上，得到了含有微量镍、铜、铬的铁合金产品，可以达到炼钢生产原料的要求，脉石成分直接转化成矿渣棉，产品出路清楚，实现综合利用。
(2)本发明一种飞灰耦合冶金废渣的资源化处理方法，中使飞灰和冶金废渣中的金属成分和脉石成分同时利用，将飞灰熔融处理和制造矿渣棉的两次升温变为一次升温，节约能耗，同时将飞灰和冶金废渣完全利用，没有二次废渣的产生；将飞灰中的重金属元素提取出来，脉石将作为有用成分用于矿渣棉生产，工艺环节大大减少，减少粉尘、废气污染，拓宽了产品的市场应用领域，更重要的是能够处理目前堆弃的有色冶炼渣，无新的固废产生，实现经济利益的同时达到环境保护；同时该方法可生产高柔性矿渣棉，拓宽了产品的市场应用领域，更重要的是能够处理目前堆弃的飞灰及冶金废渣，无新的固废产生，实现经济利益的同时达到了环境保护。
附图说明
图1是本发明一种飞灰耦合冶金废渣的资源化处理方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种飞灰耦合冶金废渣的资源化处理方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤(1)，将飞灰、冶金废渣、还原剂按照一定重量配比破碎，后充分混合均匀后造球；
步骤(1)中，冶金废渣采用磁选后铁尾渣或浮选铁尾矿，冶金废渣中CaO+SiO2+MgO≥75wt％。
步骤(1)中，一定重量配比具体为：冶金废渣15％～30％，飞灰60％～80％，还原剂5％～10％，以上组分重量百分比之和为100％；飞灰、冶金废渣、还原剂混合后的酸度系数为1.1～1.5。
步骤(1)中，所述还原剂为焦粉、褐煤、烟煤、无烟煤中的一种或几种任意比例的组合。
步骤(2)，将混合物加热到1500～1700℃，反应时间为10～30分钟，此时渣铁分离，冶炼后铁水用于铁合金生产，渣水作为矿渣棉的使用原料；
步骤(2)中，铁水为含有微量镍、铜、铬的铁合金产品。
步骤(3)，将步骤(2)的渣水送入渣罐，在渣罐中加入添加剂进行均质、升温后进入离心甩丝设备制矿渣棉。
步骤(3)中，渣水的升温温度为：1500～1600℃。
步骤(3)中，添加剂为Al2O3、SiO2、Na2CO3、MgO中的一种或几种任意比例的组合。
步骤(3)中，添加剂与步骤(1)中飞灰、冶金废渣、还原剂重量之和的重量比为0.12～0.45:1。
步骤(3)中，将步骤(2)的渣水送入渣罐，渣罐内设置有热源(采用电加热装置)，热源设置为1600～1650℃，渣罐底部采用气体吹入添加剂，反应时间为10～20分钟，这个过程为矿渣棉的调制、均质、保温过程，渣水流入渣罐后有热损失，导致温度降低在1300～1400℃左右，矿渣棉离心过程的温度在1500～1600℃，所以渣罐内部还需要有一个热源进行保温加热，避免再次加热，减少工艺环节。
实施例1
飞灰：某垃圾焚烧厂飞灰
还原剂：无烟煤、褐煤、烟煤任意比例的组合
冶金废渣：某冶金厂炼钢电炉渣
添加剂：二氧化硅、氧化铝、氧化镁任意比例的组合
(1)将飞灰、冶金废渣、还原剂按重量百分比60％、25％、15％破碎，以上组分重量百分比之和为100％，后充分混匀后造球；
(2)将混合物加入电炉内，温度控制在1650℃，保温时间为20分钟，渣铁分离，由放铁口排放铁水，放渣口排放熔渣。
(3)将渣水排入渣罐，渣罐底部采用气体吹入添加剂，添加剂与混合原料重量比为0.2:1，反应时间为15分钟，渣罐中升温至1500℃并连续放出制成矿渣棉。
(4)熔渣成棉回收率70％。铁回收率85％。
实施例2
飞灰：某垃圾焚烧厂飞灰
还原剂：无烟煤、褐煤、烟煤任意比例的组合
冶金废渣：某冶金厂转炉钢渣
添加剂：二氧化硅、氧化铝、氧化镁任意比例的组合
(1)将飞灰、冶金废渣、还原剂按重量百分比75％、20％、5％破碎，以上组分重量百分比之和为100％，后充分混匀后造球；
(2)将混合物加入电炉内，温度控制在1600℃，保温时间为30分钟，渣铁分离，由放铁口排放铁水，放渣口排放熔渣。
(3)将渣水排入渣罐，渣罐底部采用气体吹入添加剂，添加剂与混合原料重量比为0.3:1，反应时间为15分钟，渣罐中升温至1550℃并连续放出制成矿渣棉。
(4)熔渣成棉回收率80％。铁回收率70％。
实施例3
飞灰：某垃圾焚烧厂飞灰
还原剂：焦粉、烟煤任意比例的组合
冶金废渣：某冶金厂转炉钢渣
添加剂：二氧化硅、氧化铝、氧化镁任意比例的组合
(1)将飞灰、冶金废渣、还原剂按重量百分比60％、30％、10％破碎，以上组分重量百分比之和为100％，后充分混匀后造球；
(2)将混合物加入电炉内，温度控制在1500℃，保温时间为15分钟，渣铁分离，由放铁口排放铁水，放渣口排放熔渣。
(3)将渣水排入渣罐，渣罐底部采用气体吹入添加剂，添加剂与混合原料重量比为0.12:1，反应时间为15分钟，渣罐中升温至1600℃并连续放出制成矿渣棉。
(4)熔渣成棉回收率82％。铁回收率72％。
实施例4
飞灰：某垃圾焚烧厂飞灰
还原剂：焦粉、褐煤、烟煤、无烟煤任意比例的组合
冶金废渣：某冶金厂转炉钢渣
添加剂：二氧化硅、碳酸钠、氧化镁任意比例的组合
(1)将飞灰、冶金废渣、还原剂按重量百分比80％、15％、5％破碎，以上组分重量百分比之和为100％，后充分混匀后造球；
(2)将混合物加入电炉内，温度控制在1500℃，保温时间为15分钟，渣铁分离，由放铁口排放铁水，放渣口排放熔渣。
(3)将渣水排入渣罐，渣罐底部采用气体吹入添加剂，添加剂与混合原料重量比为0.45:1，反应时间为20分钟，渣罐中升温至1600℃并连续放出制成矿渣棉。
(4)熔渣成棉回收率84％。铁回收率73％。
实施例5
飞灰：某垃圾焚烧厂飞灰
还原剂：褐煤、烟煤、无烟煤任意比例的组合
冶金废渣：某冶金厂转炉钢渣
添加剂：二氧化硅、氧化铝、碳酸钠任意比例的组合
(1)将飞灰、冶金废渣、还原剂按重量百分比65％、30％、5％破碎，以上组分重量百分比之和为100％，后充分混匀后造球；
(2)将混合物加入电炉内，温度控制在1500℃，保温时间为15分钟，渣铁分离，由放铁口排放铁水，放渣口排放熔渣。
(3)将渣水排入渣罐，渣罐底部采用气体吹入添加剂，添加剂与混合原料重量比为0.2:1，反应时间为15分钟，渣罐中升温至1550℃并连续放出制成矿渣棉。
(4)熔渣成棉回收率81％。铁回收率72％。

Claims (7)

1.一种飞灰耦合冶金废渣的资源化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)，将飞灰、冶金废渣、还原剂按照一定重量配比破碎，后充分混合均匀后造球；
步骤(2)，将混合物加热到1500～1700℃，反应时间为10～30分钟，此时渣铁分离，冶炼后铁水用于铁合金生产，渣水作为矿渣棉的使用原料；
步骤(3)，将步骤(2)的渣水送入渣罐，在渣罐中加入添加剂进行均质、升温后进入离心甩丝设备制矿渣棉。
2.根据权利要求1所述的一种飞灰耦合冶金废渣的资源化处理方法，其特征在于，步骤(1)中，冶金废渣采用磁选后铁尾渣或浮选铁尾矿，冶金废渣中CaO+SiO2+MgO≥75wt％。
3.根据权利要求1所述的一种飞灰耦合冶金废渣的资源化处理方法，其特征在于，步骤(1)中，一定重量配比具体为：冶金废渣15％～30％，飞灰60％～80％，还原剂5％～10％，以上组分重量百分比之和为100％；飞灰、冶金废渣、还原剂混合后的酸度系数为1.1～1.5。
4.根据权利要求1所述的一种飞灰耦合冶金废渣的资源化处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述还原剂为焦粉、褐煤、烟煤、无烟煤中的一种或几种任意比例的组合。
5.根据权利要求1所述的一种飞灰耦合冶金废渣的资源化处理方法，其特征在于，步骤(3)中，渣水的升温温度为：1500～1600℃。
6.根据权利要求1所述的一种飞灰耦合冶金废渣的资源化处理方法，其特征在于，步骤(3)中，所述添加剂为Al2O3、SiO2、Na2CO3、MgO中的一种或几种任意比例的组合。
7.根据权利要求1所述的一种飞灰耦合冶金废渣的资源化处理方法，其特征在于，步骤(3)中，添加剂与步骤(1)中飞灰、冶金废渣、还原剂重量之和的重量比为0.12～0.45:1。
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